RNA上の”U”を”C”に書き換える技術を開発

• ゲノム編集技術*1の登場以来、医療、農業などの分野で細胞内のDNA塩基配列を改変する手法の開発が加速しています。一方、ゲノムと同じく塩基配列で構成されているRNAの編集方法は限定的であり、特に書き換えられる塩基配列の種類に制限がありました。
• 私達は、これまで存在しなかったRNAの塩基配列”U”を”C”に書き換える技術の開発に世界で初めて成功しました。
• “U”を”C”に書き換える技術は、１塩基の変異により発症する病気の治療に応用することができます。今後、効率よく体内で作用させる技術開発や、間違った書き換えが起きないかどうかといった安全性に関する研究開発などを進めていくことで、新しい遺伝子治療技術になることが期待されます。

　私達の体を構成している細胞ひとつひとつには、A,C,G,Tの4種類の文字で構成された文字列がゲノムDNAとして保管されています。この文字は塩基と呼ばれ、その並び（配列）はヒトの体を構成するために必要な情報になります。細胞は、ゲノムから配列をコピーしA,C,G,Uの4つの塩基で構成されたRNAを作りだします。そこから生産されるタンパク質が正確に機能することで細胞は正常に活動できます。しかし、文字列が書き換わる（変異）と様々な病気を発症します。そのような病気を治療するためには、ゲノムあるいはRNA上で文字列を変更する技術が必要となります。これまでの技術では、RNA配列の”C”を”U”、あるいは”A”を”G”に書き換える（以下、編集技術）ことしか出来ませんでしたが、病気の原因となる変異は多様なため、他の方向への編集技術が望まれています。本研究では植物細胞のRNA編集メカニズムに着目し、これまでに無かった”U”から”C”へ編集する技術を開発し、それがヒト細胞でも機能することを実証しました。
　九州大学大学院農学研究院の中村崇裕教授とエディットフォース株式会社の一瀬瑞穂、Bernard Gutmann、八木祐介らとの共同研究グループは、植物細胞においてRNAの塩基編集を司っているPPR(Pentatricopeptide repeat)タンパク質に着目し、”U”を”C”に編集する人工PPRタンパク質をデザインしました。さらに、PPRタンパク質を改良し、大腸菌、ヒト細胞で任意のRNA配列上の”U”を”C”に編集できることを実証しました。この技術を応用すれば、希望する位置の塩基配列を狙って編集することが可能になるため、例えばCからU(T)の１塩基変異が原因である病気に対して人工のPPRタンパク質を設計し効果を実証することができれば、新しい遺伝子治療方法になると期待されます。
本研究成果は、2022年9月15日に科学雑誌Communications Biologyに掲載されました。

(※1) ゲノム編集技術
生物のゲノム配列を直接改変する技術。ゲノム編集技術のひとつであるCRISPR-Cas9技術の開発者が2020年ノーベル化学賞を受賞している。

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掲載誌：Communications Biology
タイトル：U-to-C RNA editing by synthetic PPR-DYW proteins in bacteria and human culture cells
著者名：Mizuho Ichinose, Masuyo Kawabata, Yumi Akaiwa, Yasuka Shimajiri, Izumi Nakamura, Takayuki Tamai, Takahiro Nakamura, Yusuke Yagi & Bernard Gutmann
DOI：10.1038/s42003-022-03927-3

農学研究院　中村 崇裕　教授